BRPI0606652B1 - Processo de resfriamento brusco - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE RESFRIAMENTO BRUSCO".
Domínio da Invenção A presente invenção refere-se a uma célula de resfriamento brusco por fluxo de gás para peças em aço e mais particularmente a um processo de resfriamento brusco sob fluxo de gás de peças em aço utilizado nessa célula de resfriamento brusco.
Descrição da Técnica Anterior Os processos de resfriamento brusco por fluxo de gás de peças em aço apresentam numerosos interesses em relação a processos de resfriamento brusco por liquido, notadamente pelo fato de as peças tratadas saem secas e limpas, O resfriamento brusco gasoso de peças em aço que sofre previamente um tratamento térmico (aquecimento antes do resfriamento brusco, recozimento, revenido ,..) ou termoquímico (cernentaçâo, carbonação .,.) é geralmente realizado com um gás sob pressão, de forma geral entre 4 e 20 horas, O gás de resfriamento brusco é, por exemplo, o nitrogênio, o argônio, o hélio, o dióxido de carbono ou uma mistura desses gases.
Uma operação de resfriamento brusco consiste em resfriar, de forma rápida, peças em aço que estão geral mente a temperaturas compreendidas entre 750 e 1000°C, A essas temperaturas, o aço se acha essencialmente sob a forma de austenita que só fica estável a temperaturas elevadas. Uma operação de resfriamento brusco permite por um resfriamento rápido obter uma transformação da austenita em martensita que apresenta propriedades de dureza elevadas, A operação de resfriamento brusco deve ser relativamente rápida para que a totalidade da austenita se transforme em martensita, sem formação de outras fases de aço de tipo perlita ou bainita que têm propriedades de dureza inferiores à martensita, Uma célula de resfriamento brusco compreende geral mente pelo menos um motor, em geral do tipo elétrico, acionando em rotação um elemento de mistura, por exemplo, uma hélice, adaptada para colocar em circu- lação o gás de resfriamento brusco na célula de resfriamento brusco. Para se obter um resfriamento rápido das peças introduzidas na célula de resfriamento rápido, faz-se habitualmente circular o gás de têmpera ao nível das peças a resfriar a uma velocidade a mais elevada possível durante a totalidade da operação de resfriamento brusco.
Uma operação de resfriamento brusco e, portanto, feita classi-camente, impondo uma pressão estática de gás de resfriamento brusco na célula de resfriamento brusco e comandando o motor a uma velocidade de rotação máxima para se obter uma velocidade de circulação máxima do gás de resfriamento brusco ao nível das peças em aço a resfriar.
Embora os processos de resfriamento brusco por fluxo de gás anteriormente descritos permitem a obtenção de peças resfriadas bruscamente que têm uma manutenção em fadiga inteiramente satisfatória, seria desejável prever um processo de resfriamento rápido ao fluxo de gás, permitindo melhorar ainda mais a manutenção em fadiga das peças resfriadas bruscamente.
Por outro lado, embora os processos de resfriamento brusco ao fluxo de gás anteriormente descritos permitam a obtenção de peças resfriadas bruscamente, cujas deformações são muito reduzidas em relação a processos de resfriamento brusco ao óleo, seria desejável prever um processo de resfriamento brusco ao fluxo de gás, permitindo diminuir ainda mais as deformações das peças resfriadas bruscamente.
Sumário da Invenção A presente invenção visa a obter um processo de resfriamento brusco de peças em aço e uma célula de resfriamento brusco para a aplicação desse processo, permitindo a obtenção de peças resfriadas bruscamente com manutenção em fadiga melhorada e/ou com deformações reduzidas.
Um outro objetivo da presente invenção é de obter uma célula de resfriamento brusco, permitindo a aplicação do processo de resfriamento brusco, de acordo com a invenção, e cuja estrutura é pouco modificada em relação a uma célula de resfriamento brusco clássica.
Com essa finalidade, a presente invenção provê um processo de resfriamento brusco de uma carga em aço por fluxo de um gás ao nível da carga, por intermédio de um meio de arrastamento do gás. O meio de arras-tamento é comandado para fazer fluir o gás ao nível da carga a uma velocidade que varia segundo um perfil de velocidades, do qual pelo menos uma parte compreende, sucessivamente, um patamar a uma primeira velocidade e um patamar a uma segunda velocidade superior à primeira velocidade.
De acordo com um modo de realização da presente invenção, o gás, após fluir ao nível da carga, é resfriado por um trocador, no qual circula um fluido de resfriamento. O meio de arrastamento é comandado para fazer fluir o gás ao nível da carga do patamar à primeira velocidade ao patamar á segunda velocidade, quando a temperatura do fluido de resfriamento atinge uma temperatura limite determinada.
De acordo com um modo de realização da presente invenção, a pressão estática do gás ao nível da carga é diminuída durante o patamar à primeira velocidade em relação ao patamar à segunda velocidade.
De acordo com um modo de realização da presente invenção, o gás, após ser fluido ao nível da carga, é resfriado por um trocador, no qual circula um fluido de resfriamento, o meio de arrastamento sendo comandado para fazer escoar o gás ao nível da carga, segundo um perfil de velocidades que compreende sucessivamente um primeiro patamar à segunda velocidade, um patamar à primeira velocidade e um segundo patamar à segunda velocidade, a transição entre o primeiro patamar à segunda velocidade e o patamar à primeira velocidade sendo realizada durante uma fase de elevação da temperatura do fluido de resfriamento.
De acordo com um modo de realização da presente invenção, o meio de arrastamento é comandado para fazer fluir o gás ao nível da carga do primeiro patamar à segunda velocidade ao patamar à primeira velocidade, quando a temperatura do fluido de resfriamento ultrapassa uma temperatura limite determinada.
De acordo com um modo de realização da presente invenção, o meio de arrastamento é comandado para fazer fluirr o gás ao nível da carga do patamar a primeira velocidade ao segundo patamar à segunda velocida- de, quando a temperatura de fluido de resfriamento diminui abaixo de uma temperatura limite suplementar determinada.
De acordo com um modo de realização da presente invenção, o meio de arrastamento é comandado para fazer fluirr o gás ao nível da carga do primeiro patamar à segunda velocidade ao patamar à primeira velocidade, após uma duração determinada.
De acordo com um modo de realização da presente invenção, o gás, após ser fluido ao nível da carga, é resfriado por um trocador no qual circula um fluido de resfriamento, o meio de arrastamento sendo comandado para fazer fluir o gás ao nível da carga, segundo um perfil de velocidades que compreende, a partir do começo de uma operação de resfriamento brusco, sucessivamente um patamar à primeira velocidade e um patamar à segunda velocidade, a transição entre o patamar à primeira velocidade e o patamar a segunda velocidade sendo realizada durante uma fase de elevação da temperatura do fluido de resfriamento.
De acordo com um modo de realização da presente invenção, o meio de arrastamento é comandado para fazer fluir o gás ao nível da carga do patamar à primeira velocidade ao patamar à segunda velocidade, após uma duração determinada. A presente invenção provê também uma célula de resfriamento brusco sob gás de uma carga que compreende um elemento de mistura a-cionado por um motor para provocar um fluxo do gás entre a carga e um trocador. A célula compreende um meio adaptado para fazer variar a velocidade de acionamento do elemento de mistura para fazer escoar o gás ao nível da carga a uma velocidade que varia segundo um perfil de velocidades que compreende pelo menos sucessivamente um patamar à primeira velocidade e um patamar à uma segunda velocidade superior à primeira velocidade. Breve Descrição dos Desenhos Esses objetivos, características e vantagens, assim como outros da presente invenção serão expostos em detalhes na descrição seguinte de exemplos de realização particulares feita a título não limitativo em relação às figuras anexadas, dentre as quais: - as figuras 1A e 1B representam duas vistas de um exemplo de realização de uma célula de resfriamento brusco ao fluxo de gás, de acordo com a invenção; - a figura 2 representa a evolução da velocidade do gás de resfriamento ao nível de uma carga contida em uma célula de resfriamento brusco ao nível de uma carga contida em uma célula de resfriamento brusco, segundo as figuras 1A e 1B e a evolução da temperatura do fluido de resfriamento de um trocador da célula no caso de um processo clássico de resfriamento brusco; - a figura 3 representa a evolução da velocidade do gás de resfriamento brusco ao nível de uma carga contida em uma célula de resfriamento brusco, segundo as figuras 1A e 1B e a evolução da temperatura do fluido de resfriamento de um trocador da célula no caso de um primeiro e-xemplo de processo de resfriamento brusco, de acordo com a invenção; - a figura 4 representa a evolução da temperatura ao nível de uma carga contida em uma célula de resfriamento brusco, segundo as figuras 1A e 1B tratada de acordo com um processo de resfriamento brusco clássico e o primeiro exemplo de processo de resfriamento brusco, de acordo com a invenção; - a figura 5 representa a evolução da velocidade do gás de resfriamento brusco ao nível de uma carga contida em uma célula de resfriamento brusco, segundo as figuras 1A e 1B, e a evolução da temperatura do fluido de resfriamento de um trocador da célula no caso de um segundo e-xemplo de processo de resfriamento brusco, de acordo com a invenção; e - a figura 6 representa a evolução da velocidade do gás de imersão ao nível de uma carga contida em uma célula de resfriamento brusco, segundo as figuras 1A e 1B, e a evolução da temperatura do fluido de resfriamento de um trocador da célula, no caso de um terceiro exemplo de processo de resfriamento brusco, de acordo com a invenção.
Descrição Detalhada As figuras 1A e 1B representam esquematicamente uma vista em corte lateral e uma vista em corte frontal de uma célula de resfriamento brusco sob gás que pode ser utilizada, de acordo com a invenção. A célula comporta uma câmara 10 de forma geral cilíndrica ou paralelepipédica de eixo horizontal. A célula é fechada por uma extremidade, enquanto que a outra extremidade comporta um sistema de porta guilhotina 12 que dá acesso à célula para aí introduzir ou dai extrair uma carga a tratar 14. Naturalmente, a porta 12 permite fechar a célula de resfriamento brusco de maneira estanque. A carga 14 é mantida sensivelmente no centro da célula sobre um prato 16. A parte superior da célula é munida de dois motores externos de eixo vertical 18, dispostos um ao lado do outro no sentido longitudinal da célula. Esses motores acionam elementos de mistura respectivos 20 no interior da célula. A título de exemplo, os motores 18 são motores elétricos.
Conforme visível na figura 1B, a célula é munida de um trocador 22 disposto de ambos os lados da carga 14 em um plano horizontal. O trocador 22 compreende um conduto de circulação de um fluido de resfriamento e é adaptado para resfriar o gás de resfriamento brusco que o atravessa. Entre o trocador 22 e a carga 14 são dispostas chapas de orientação 24 que unem os dispositivos de mistura 20, de maneira a dirigir o fluxo de gás produzido por estes entre a carga 14 e o trocador 22. Com essa configuração, o gás de resfriamento brusco flui, por exemplo, descendo através da carga 14 e subindo através do trocador 22. A títuio de exemplo, os elementos de mistura 20 são turbinas ou ventiladores. O gás de resfriamento brusco é, por exemplo, o nitrogênio ou uma mistura de dióxido de carbono e de hélio. A presente invenção consiste em modificar de forma controlada a velocidade de circulação do gás de resfriamento brusco ao nível da carga 14 durante uma operação de resfriamento brusco. Para isto, equipa-se a célula de resfriamento brusco 18 com um sistema de variação de velocidades. A título de exemplo, a variação de velocidade pode ser obtida por intermédio de um variador de frequência para motores elétricos. No caso de os motores 18 serem motores hidráulicos, pode-se prover um sistema de variação da vazão do óleo que alimenta os motores 18.
De acordo com a presente invenção, a elaboração de um perfil de velocidades do gás de resfriamento brusco que flui ao nível da carga 14 a resfriar bruscamente é obtida a partir de um parâmetro característico representativo da temperatura média ao nível da carga 14. O parâmetro característico corresponde à temperatura do fluido de resfriamento ao nível da saída do trocador 22, isto é, quando a temperatura do fluido de resfriamento que circula no trocador 22 é a mais elevada. Com efeito, a curva representativa da evolução da temperatura do fluido de resfriamento na saída do trocador 22 é característica da energia retirada na carga 14. A figura 2 ilustra o princípio subjacente à escolha da temperatura do fluido de resfriamento na saída do trocador 22, como parâmetro característico para fazer variar a velocidade de circulação do gás de resfriamento brusco. A figura 2 representa um exemplo clássico de curva 26 de evolução da velocidade do gás de resfriamento brusco ao nível da carga 14, no qual a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco é constante e corresponde ao máximo das capacidades dos motores 18. A figura 2 representa também uma curva 30 de evolução da temperatura do fluido de resfriamento na saída do trocador 22 obtida para esse perfil de velocidades. A curva 30 compreende uma parte ascendente 32 que se curva ao nível de um topo 34 e seguida de uma parte descendente 36. A requerente colocou em evidência que a transformação auste-nita - martensita do aço que constitui a carga 14 ocorre sensivelmente ao nível do topo 34 da curva 30. A requerente colocou em evidência que uma melhoria da manutenção em fadiga pode ser obtida, limitando-se as variações de temperatura da carga 14, quando da transformação austenita - mar-tensita, de forma a permitir que a transição austenita - martensita ocorra a temperaturas de carga 14 relativamente homogêneas. A figura 3 representa uma curva 40 representativa da evolução da velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco ao nível da carga 14 para um primeiro exemplo de processo de resfriamento brusco, de acordo com a invenção, e uma curva 42 representativa da evolução do fluido de resfriamento do trocador 22 correspondente a esse perfil de velocidades de gás de resfriamento brusco. A título de comparação, reproduziu-se, em traços pontilhados, a curva 30 de evolução da temperatura do fluido de resfriamento para um gás de resfriamento brusco que circula à velocidade máxima durante a totalidade da operação de resfriamento brusco. O primeiro processo de resfriamento brusco, de acordo com a invenção, consiste em comandar os motores 18, de modo que a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco ao nível da carga 14 corresponda sucessivamente a um patamar de velocidade máxima 42 durante um período T1 a um patamar de velocidade intermediária 44, durante um período T2 e a um segundo patamar de velocidade máxima 46 até o fim da operação de resfriamento brusco. A título de exemplo, durante o patamar 44, os motores 18 são comandados de modo que a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco cai de 30% a 60% em relação à velocidade máxima. Durante o primeiro patamar 42, a curva 42 de evolução da temperatura do fluido de resfriamento compreende uma parte ascendente 48 que segue sensivelmente aquela da curva 30. Quando do patamar de velocidade intermediária 44, a temperatura do fluido de resfriamento tende a se estabilizar, de modo que a curva 40 compreende uma parte de pequenas variações 50. Quando do segundo patamar de velocidade máxima 46, a curva 42 segue uma parte descendente 52. A passagem do primeiro patamar de velocidade máxima 42 ao patamar de velocidade intermediária 44 é feita, quando a temperatura do fluido de resfriamento atinge uma primeira temperatura limite determinada, que corresponde a uma temperatura ligeiramente inferior à temperatura no topo 34 da curva 30. Trata-se, portanto, sensivelmente da temperatura do fluido de resfriamento para a qual a transformação austenita - martensita da carga 14 começa. A passagem do patamar de velocidade intermediária 44 ao segundo patamar de velocidade máxima 46 é feita, quando a temperatura do fluido de resfriamento, para o fim da parte de pequenas variações 50, diminui aquém de uma segunda temperatura limite determinada, por exemplo igual à primeira temperatura limite determinada, e que é representativa pelo fato de a transformação austenita - martensita da carga 14 ser concluída. A transformação austenita - martensita da carga 14 é então rea-lizada na totalidade para uma velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco inferior à velocidade máxima. De forma vantajosa, a velocidade intermediária ajustada a um valor tal que a potência térmica recuperada pelo trocador 22 corresponde à potência térmica liberada pela carga 14 durante a transformação austenita - martensita que é uma reação exotérmica. A temperatura da carga 14 é então mantida a uma temperatura sensivelmente constante e homogênea durante a totalidade da transformação austenita -martensita do conjunto da carga 14. Na prática, a velocidade intermediária é adaptada para se conseguir a temperatura do fluido de resfriamento a mais constante possível no decorrer da parte 50.
No primeiro exemplo de realização, a pressão estática do gás de resfriamento brusco pode ser mantida em um valor constante durante toda a operação de resfriamento brusco entre 4 e 20 bárias. Segundo uma variante do primeiro exemplo de realização, a pressão estática do gás de resfriamento brusco na célula de resfriamento brusco é diminuída, quando da aplicação do patamar de velocidade intermediária em uma faixa que vai de 30 a 80% da pressão estática do gás de resfriamento brusco durante os primeiro e segundo patamares de velocidade máxima. Isto permite controlar em combinação com a velocidade intermediária do gás de resfriamento brusco, a potência térmica medida na carga 14 durante a transformação austenita - martensita. A figura 4 representa duas curvas 54, 56 de evolução da temperatura medida ao nível da carga 14 durante uma operação de resfriamento brusco da carga 14 respectivamente para um processo de resfriamento brusco clássico durante o qual a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco permanece constante e máxima, e o primeiro exemplo de processo de resfriamento brusco, de acordo com a invenção. Mais precisamente, a curva 56 foi obtida no caso em que a duração T1 de aplicação do primeiro patamar de velocidade máxima 42 é de 50 segundos e a duração T2 do patamar de velocidade intermediária 44 é de 310 segundos. A velocidade intermediária corresponde, no presente exemplo, a 30% da velocidade máxi- ma. A pressão estática do gás de resfriamento brusco, que é, no presente exemplo, o nitrogênio, é de 16 bárias durante os primeiro e o segundo patamares de velocidade máxima 42, 46 e de 200 KPa (2 bárias), durante o patamar de velocidade intermediária 44. Notar-se-á que, após 50 segundos, a curva 56 diminui nitidamente menos que a curva 54. A variação da temperatura da carga 14 é, portanto, limitada durante a transformação austenita -martensita. A requerente colocou em evidência uma melhoria da manutenção em fadiga das peças que constituem a carga 14 resfriada bruscamente, de acordo com o primeiro exemplo de processo de resfriamento brusco da invenção. Uma explicação seria que a transformação austenita - martensita ocorrendo a temperaturas cujas variações são limitadas, aparecem menos esforços mecânicos internos na carga 14, de onde resulta uma melhoria da manutenção em fadiga. A título de exemplo, para uma carga 14 constituída de um aço do tipo 27MnCr5 e tratada segundo um processo de cementação baixa pressão, a requerente colocou em evidência um aumento da manutenção à fadiga da ordem de 20% em relação a um resfriamento brusco ao óleo frio (óleo a 60°C) ou um resfriamento brusco ao nitrogênio à pressão constante (16 Mpa 16 bárias) e à velocidade de fluxo máximo do gás de resfriamento brusco.
As primeira e segunda temperaturas de limite dependem de numerosos parâmetros, notadamente o tipo de aço que constitui a carga 14 e a área da superfície de troca entre a carga 14 e o gás de resfriamento brusco. A determinação das primeira e segunda temperaturas de limite pode ser feita, realizando-se um resfriamento brusco da carga 14 com uma velocidade de fluxo do gás máxima, de modo a determinar a curva 30 representada na figura 2 associada à carga 14. As primeira e segunda temperaturas de limite correspondem, então, a uma percentagem determinada da temperatura máxima da curva 30. Pode-se, então, para um mesmo tipo de carga utilizar o primeiro exemplo do processo da presente invenção, prevendo-se um cap-tador de temperatura ao nível da saída do trocador 22 ligado a um microcon- trolador adaptado para comandar os motores 18. As passagens do primeiro patamar de velocidade máxima 42 para o patamar de velocidade intermediária 55 e do patamar de velocidade intermediária 44 para o segundo patamar de velocidade máxima 46 são respectivamente feitas quando a temperatura do fluido de resfriamento ultrapassa a primeira temperatura limite e diminui aquém da segunda temperatura limite. De acordo com uma outra variante, a partir da curva 30, pode-se determinar a duração T1 necessária para que a temperatura do fluido de resfriamento atinja a primeira temperatura limite. Não é, então, necessário, em funcionamento normal, prever um captador de temperatura ao nível do trocador 22, a passagem do primeiro patamar de velocidade máxima 42 para o patamar de velocidade intermediária 44 sendo automaticamente feita ao final da duração T1. A passagem do patamar de velocidade intermediária 44 para o segundo patamar de velocidade máxima 46 pode então ser automaticamente realizada ao final da duração T2, determinada, por exemplo, de forma empírica.
De acordo com uma variante do primeiro exemplo de realização, o patamar de velocidade intermediária 44 é mantido mesmo depois que a temperatura do fluido de resfriamento diminua aquém da segunda temperatura limite determinado, tal como definida anteriormente, para o fim da parte de pequenas variações 50. A passagem do patamar de velocidade intermediária 44 para o segundo patamar de velocidade máxima 46 só é então feita após o fluxo de uma duração superior à duração T2, tal como definida anteriormente. De acordo com essa variante do primeiro exemplo de realização, a curva 42 compreende, após a parte de pequenas variações 50, uma parte descendente, cuja inclinação é, em valor absoluto, menor que a inclinação da parte descendente 52, representada na figura 3 e que se prolonga por uma parte suplementar de pequenas variações. A título de exemplo, segundo a variante do primeiro exemplo de realização, a passagem do patamar de velocidade intermediária 44 para o segundo patamar de velocidade máxima 46 pode, então, ser feita quando a temperatura do fluido de resfriamento diminui aquém de uma temperatura limite determinada que é representativa da passagem entre a parte descendente e a parte suplementar de pequenas variações. A requerente colocou em evidência que o fato de aumentar a duração do patamar de velocidade intermediária 44, em relação à duração T2, tal como definida anteriormente para o primeiro exemplo de realização, permitir obter uma melhoria da resiliência das peças que constituem a carga 14 resfriada bruscamente, segundo a variante do primeiro exemplo de processo de resfriamento brusco da invenção. A melhoria da resiliência foi, por exemplo, colocada em evidência por testes de resiliência que utiliza um macaco de Charpy. A título de exemplo, multiplicando-se a duração T2, tal como definida anteriormente para o primeiro exemplo de realização, por um fator superior a 4, a requerente observou uma melhoria da resiliência superior a 20%. A presente invenção propõe também um segundo exemplo de processo de resfriamento brusco de uma carga 14, permitindo reduzir deformações da carga 14 no decorrer da operação de resfriamento brusco, notadamente as deformações locais da carga, quando esta compreende peças de formas complexas. Isto permite limitar as etapas de retificação posteriores a prever para as peças resfriadas bruscamente e/ou simplificar as etapas prévias de concepção das formas das peças antes do resfriamento brusco. A figura 5 mostra uma curva 58 representativa da evolução da velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco ao nível da carga 14 para o segundo exemplo de processo de resfriamento brusco, de acordo com a invenção, e uma curva 60 representativa da evolução da temperatura do fluido de resfriamento do trocador 22 obtida com esse perfil de velocidades do gás de resfriamento brusco. A título de comparação, foi reproduzida, em traços pontilhados, a curva 30 de evolução da temperatura do fluido de resfriamento para um gás de resfriamento brusco que circula à velocidade máxima durante a totalidade da operação de resfriamento brusco. O segundo exemplo de realização do processo de resfriamento brusco da invenção consiste em comandar os motores 18, de modo que a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco ao nível da carga 14 cor- responda sucessivamente a um primeiro patamar de velocidade intermediária 62, em uma duração T1' e a um patamar de velocidade máxima 64 até o fim da operação de resfriamento brusco. A título de exemplo, durante o patamar de velocidade intermediária 62, os motores 18 são comandados de modo que a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco varie entre 0% e 70% da velocidade máxima. Durante o patamar 62, a curva 60 de evolução da temperatura do fluido de resfriamento compreende uma parte ascendente 66 menos acentuada do que a parte ascendente 32 da curva 30. A temperatura do fluido de resfriamento aumenta menos rapidamente do que no caso em que a velocidade de resfriamento brusco é máxima. Quando do patamar de velocidade máxima 64, a parte ascendente 66 prossegue até um topo 68 e se prolonga por uma parte descendente 70. A duração T1’ pode se estender de 5 a 30 segundos, de acordo com a duração total da operação de resfriamento brusco. Além disso, a duração T1’ pode ser determinada de forma empírica.
Na duração TT, a velocidade de resfriamento da carga 14 é inferior àquela que resultaria de uma velocidade máxima de fluxo do gás de resfriamento brusco. O resfriamento sendo mais lento, as deformações da carga 14 serão menos importantes. Ao término da duração T1\ a carga estando resfriada, a inércia mecânica da carga 14 aumentará. Esse aumento da inércia mecânica limita as deformações posteriores da carga 14, quando se aumenta na seqüência a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco. As deformações locais da carga 14, no decorrer da operação de resfriamento brusco, são, portanto, globalmente reduzidas, já que o resfriamento da carga 14 com a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco máximo é feito, quando a carga já adquiriu uma inércia mecânica suficiente e opõe, portanto, uma resistência superior às deformações.
No segundo exemplo de realização, a pressão estática do gás de resfriamento brusco pode ser mantida constante durante toda a operação de resfriamento brusco. De acordo com uma variante, quando da passagem do patamar de velocidade intermediária 62 para o patamar de velocidade máxima 64, um aumento da pressão estática do gás de resfriamento brusco pode ser previsto. A pressão estática pode ser aumentada de 2 a 5 vezes da sua pressão inicial para atingir um valor, por exemplo, entre 400 Kpa 2Mpa (4 e 20 bárias). A título de exemplo, para uma carga 14, que compreende rodas com dentes helicoidais constituído de um aço do tipo 15CrM6, a requerente colocou em evidência uma redução das deformações ao nível do perfil dos dentes em um plano perpendicular à direção da hélice, podendo atingir a-proximadamente 45% em relação a um resfriamento brusco ao óleo quente (óleo a 180°C) e aproximadamente 30% em relação a um resfriamento brusco ao gás à velocidade de fluxo máxima do gás de resfriamento brusco. A presente invenção propõe também um terceiro exemplo de processo de resfriamento brusco de uma carga 14 correspondente à combinação dos dois exemplos de realização anteriormente descritos. O terceiro exemplo de realização permite, então, conseguir uma melhoria da manutenção em fadiga das peças que constituem a carga e uma redução das deformações das peças que constituem a carga 14. A figura 6 representa uma curva 72 indicativa da evolução da velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco ao nível da carga 14 para o terceiro exemplo de processo de resfriamento brusco, de acordo com a invenção, e uma curva 74 representativa da evolução da temperatura do fluido de resfriamento do trocador 22 obtida com esse perfil de velocidades do gás de resfriamento brusco. A título de comparação, reproduziu-se, em traços pontilhados, a curva 30 de evolução da temperatura do fluido de resfriamento para um gás de resfriamento brusco que circula à velocidade máxima, durante a totalidade da operação de resfriamento brusco. O terceiro exemplo de realização do processo de resfriamento brusco da invenção consiste em comandar os motores 18, de modo que a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco ao nível da carga 14 corresponda sucessivamente a um patamar de velocidade intermediária 76 por uma duração T1", um patamar de velocidade intermediária 76 por uma duração ΤΓ, um patamar de velocidade máxima 78 por uma duração T2”, um patamar de velocidade intermediária 80 por uma duração T3” e um patamar de velocidade máxima 82 até o fim da operação de resfriamento brusco. A título de exemplo, durante o patamar de velocidade intermediária 76, os motores 18 são comandados, de modo que a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco varie entre 0 e 70% da velocidade máxima e que, durante o patamar de velocidade intermediária 80, a velocidade de fluxo do gás de resfriamento brusco varie entre 40 e 70% da velocidade máxima.
Quando do patamar 76, a curva 74 de evolução da temperatura do fluido de resfriamento compreende uma parte ascendente 84 menos marcada do que a parte ascendente 32 da curva 30. Quando do patamar de velocidade máxima 78, a curva 74 compreende uma parte ascendente 86 mais acentuada do que a parte ascendente 84. Quando do patamar de velocidade intermediária 80, a curva 74 compreende um patamar 88 de pequenas variações e quando do patamar de velocidade máxima 82, a curva 74 compreende uma parte descendente 90.
Naturalmente, a presente invenção é capaz de diversas variantes e modificações que aparecerão ao técnico. Em particular, a célula de resfriamento brusco pode ser diferente da célula anteriormente descrita. Em particular, o eixo dos motores 18 pode ser disposto segundo a horizontal, o fluxo do gás de resfriamento brusco ao nível da carga 14 ocorrendo sensivelmente segundo a horizontal. Além disso, a célula pode compreender um conduto que forma um circuito no exterior da célula, o trocador 22 sendo inserido no conduto.
Claims (6)
1. Processo de resfriamento brusco de uma carga (14) em aço por fluxo de um gás no nível da carga por intermédio de um meio de arras-tamento (18, 20) do gás, caracterizado pelo fato desse meio ser comandado para fazer fluir o gás no nível da carga a uma velocidade que varia segundo um perfil de velocidades, do qual pelo menos uma parte compreende, sucessivamente, um primeiro patamar a uma segunda velocidade, um patamar a uma primeira velocidade (44; 62) e um segundo patamar na segunda velocidade (46; 64), a segunda velocidade sendo superior à primeira velocidade, sendo que o gás, após ter fluído no nível da carga (14), é resfriado por um trocador (22) no qual circula um fluido de resfriamento, a transição entre o primeiro patamar à segunda velocidade e o patamar à primeira velocidade sendo realizada durante uma fase de elevação da temperatura do fluido de resfriamento, sendo que o meio de arrastamento é comandado para fazer fluir o gás no nível da carga (14) do primeiro patamar à segunda velocidade (42) para o patamar à primeira velocidade (44), quando a temperatura do fluido de resfriamento atinge uma temperatura limite determinada.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão estática do gás no nível da carga (14) é diminuída durante o patamar à primeira velocidade (46; 64) em relação ao segundo patamar à segunda velocidade (44; 62).
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de arrastamento é comandado para fazer fluir o gás no nível da carga (14) do patamar à primeira velocidade (44) ao segundo patamar à segunda velocidade (46), quando a temperatura do fluido de resfriamento diminui aquém de uma temperatura limite suplementar determinada.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de arrastamento é comandado para fazer fluir o gás no nível da carga (14) do primeiro patamar à segunda velocidade (42) ao patamar à primeira velocidade (44), após uma duração determinada.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de arrastamento (18, 20) é comandado para fazer es- coar o gás no nível da carga, segundo um perfil de velocidades que compreende, a partir do começo de uma operação de resfriamento brusco, sucessivamente um patamar à primeira velocidade (62) e um patamar à segunda velocidade (64), a transição entre o patamar à primeira velocidade e o patamar à segunda velocidade sendo realizada no decorrer de uma fase de elevação da temperatura do fluido de resfriamento.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o meio de arrastamento é comandado para fazer fluir o gás no nível da carga (14) do patamar à primeira velocidade (62) ao patamar à segunda velocidade (64) após uma duração determinada.
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